第一原理計算による材料設計、解析手法と活用事例

第1部 第一原理計算によるシミュレーション技術と活用事例

(2018年10月25日 10:30〜12:10)

　企業の材料・デバイス開発において、第一原理計算は、実験結果の妥当性を検証してメカニズムを理解し開発の指針を得ることや、あるいは理想条件での理論限界を予測することなどに活用できます。本講座では、開発現場で実験研究者と一体となって議論した事例も交えて、第一原理計算の活用事例をいくつかご紹介させていただきます。

1. 第一原理計算によるシミュレーション技術
   1. バンド計算と量子化学計算
   2. 分子動力学計算
2. 第一原理計算の活用事例
   1. 薄膜成膜プロセス解析
   2. 有機光電変換材料解析
   3. 蛍光体材料解析
   4. グラフェン系解析
3. まとめ
• 質疑応答

第2部 京を利用した第一原理計算による材料設計手法

　本講座では「京」コンピュータを利用した第一原理計算による材料設計手法と応用例に関して紹介する。特に、「京」やポスト「京」の能力を最大限に発揮できる理論分子科学の計算手法とそのための計算ソフトウェア「NTChem」について紹介する。また、「京」を使ったハイスループット・スクリーニングに基づいた新材料設計と機械学習に基づいたマテリアルズ・インフォマティクスを使った新材料設計の応用例についても紹介する。

1. 京コンピュータとポスト京コンピュータ
2. 理論分子科学と第一原理計算
   1. 理論分子科学の現状
   2. 第一原理計算手法の紹介
3. 超並列環境に資する分子科学計算ソフトウェア「NTChem」の開発
   1. NTChemの概略
   2. NTChemの京での並列性能
   3. NTChemを使った分子計算例
   4. ポスト京に向けたNTChemの取組み
4. 京を利用したマテリアルズ・インフォマティクス
   1. 非鉛化ペロブスカイト太陽電池の新材料探索
   2. 汎用元素ペロブスカイト光触媒の新材料探索
   3. マテリアルズ・インフォマティクスを使った材料設計
• 質疑応答

第3部 第一原理計算を用いた強誘電体材料,Liイオン電池材料研究とマテリアルズインフォマティクス

(2018年10月25日 14:50〜16:30)

　第一原理計算を用いた強誘電体材料、Liイオン電池研究とマテリアルズインフォマティクスの活用事例を初学者にも解り易く解説する。また、第一原理計算、マテリアルズインフォマティクスを企業にて活用する際の注意事項等を解説する。

1. はじめに
2. 第一原理計算を用いた強誘電体材料研究
   1. ソフトモードによる構造相転移
   2. ソフトモード計算手法
   3. ソフトモードの動的挙動
   4. BaTiO3の相転移機構
   5. BaTiO3の巨大誘電率発現機構
   6. CdTiO3の強誘電相転移
3. 第一原理計算を用いたLiイオン電池材料研究
4. マテリアルズインフォマティクス
   1. イオン伝導体のマテリアルズインフォマティクス
   2. 誘電体材料のマテリアルズインフォマティクス
5. 企業におけるマテリアルズインフォマティクス活用のために
6. まとめ
• 質疑応答